動態轉向系統技術

方斌

摘 要：奧迪汽車的特點是將運動性駕駛樂趣與駕駛安全性相結合。動態轉向系統是轉向助力系統的擴展功能。車身穩定系統ESP的制動干預和動態轉向系統的轉向干預相互組合，為穩定車身提供了更安全可靠的保證。動態轉向系統控制單元會根據傳感器反饋的信號計算出轉向角增大或是減小，從而操縱執行電機，與轉向機協同工作。

關鍵詞：動態轉向系統；基本原理；部件組成；故障診斷

0 引言

奧迪汽車的特色點是將運動性駕駛樂趣與駕駛安全性相結合。曾獲得德國工程師協會頒發的機電創新大獎的動態轉向系統就非常具有代表性。

目前奧迪A6LC7和奧迪A4LB8等主流車型的高配置車型安裝了動態轉向系統。動態轉向系統不僅能增加行駛和轉向舒適性，還會對車身穩定系統ESP提供支持，從而明顯改善主動的行車安全性。

1 動態轉向系統的概念

助力轉向系統是協作駕駛員的方向調整，低速時減輕駕駛員操縱方向盤的力度，高速時保證安全增加駕駛員操縱方向盤的力度。動態轉向系統是轉向助力系統的擴展功能。在此先介紹什么是轉向比。假設方向盤轉向角是X，車輪轉向角是Y，則傳動比i=X/Y。傳統的轉向系統中直接以機械方式連接轉向器和方向盤，而且轉向輪與方向盤轉向角度的傳動比保持固定不變。動態轉向系統則采用可變化的傳動比，根據車速和方向盤轉向角度來改變車輪的實際轉向角。實現舒適與動力兩種不同駕駛體驗。隨時匹配的傳動比和轉向力矩，使轉向直接、高效、快速、安全、穩定、精確、舒適。例如駕駛員起步、停車、轉彎、掉頭、城市道路、在山間蜿蜒道路等中低速行駛時轉動方向盤角度小，但車輪轉向角度大，使轉向直接、輕便、舒適；而在高速行駛時，駕駛員轉動方向盤角度大，轉向扭矩增大，而車輪轉向角度小，防止轉向過于敏銳。該系統按需提供轉向比，燃油消耗減少。若一旦出現故障，但方向盤和前軸之間的機械連接并未分開，仍可實現普通的轉向系統功能。

2 動態轉向系統的優點

動態轉向系統與車身穩定系統ESP的協助使用，在面臨危險和惡劣的行車情況下，也能發揮作用。動態轉向系統通過適當的改變前輪轉向角，從而在動態行駛極限范圍內為車身穩定系統ESP系統提供支持。

轉向系統和制動系統的共同進行，使這個車輛的整體穩定性能得到了很大的提高，尤其是在車速超過100公里/小時后，就更加能體現出動態轉向系統更加快速反應的優點。

在有些危險駕駛的特殊情況下，制動系統無需介入或部分介入，從而使車輛的行駛更加平滑、更加穩定。減少側滑和偏移的危險率。尤其是在濕滑路面（比如雪地）上行駛時，制動系統較少工作，車輛更加穩定安全。

轉向建議DSR功能：當車輛左、右側車輪在不同路面行駛時，若進行制動，車輛會往路面一側偏轉。動態轉向系統會自動完成原來需要駕駛者手動調整方向盤轉角的偏轉角度，從而提高駕駛舒適性，縮短制動距離。

3 動態轉向系統的工作原理

可變傳動比通過一個附加的轉向機構主動齒輪電子機械式驅動裝置來實現，該機構用于將駕駛員的轉向運動疊加。動態轉向系統控制單元會根據傳感器反饋的信號計算出轉向角增大或是減小，從而操縱執行電機，與轉向機協同工作。方向盤上施加的轉角與執行電機合并轉角之和等于車輪總轉向角。駕駛員施加的轉角增大和減小可以使合并轉角發生變化。

4 動態轉向系統的部件組成

動態轉向系統的部件是在原有電動助力轉向系統部件基礎上增加了部分零部件。主要部件如下：

4.1 主動轉向控制單元J792

主動轉向控制單元J792會根據當前車速和駕駛員施加的轉向角，計算并實施可變轉向傳動比所學需疊加角度，即合并轉角。只要系統無故障，這個調節過程就一直在進行。輔助功能是穩定干預。根據車身穩定系統ESP控制單元給出的轉向角校正值進行不斷調節。該控制單元通過數據總線診斷接口J533與其它控制單元進行通訊。如接收車身穩定系統ESP控制單元傳遞的車速信號。接收發動機控制單元傳遞的發動機轉速信號。

4.2 電機位置傳感器

電機位置傳感器是傳輸電機的運轉角度。電機位置傳感器空心軸上的磁線圈就是電機位置傳感器。4對電極組成了這個磁線圈。由帶有三個霍爾元件的傳感器與磁場發生作用，從而判別空心軸的位置及軸承的偏信度，從而識別到電機的運轉角度。電機旋轉15度角（相當于方向盤旋轉3度角），就會向動態轉向控制單元J792輸出一個信號。當點火開關關閉時，當前的位置信息會由動態轉向控制單元J792自動存儲。

4.3 基準位置傳感器

基準位置傳感器也稱為初始化傳感器。基準位置傳感器負責識別基準位置。它和電機位置傳感器安裝在一起。轉向器的中間位置由基準位置傳感器初始化記錄和確認。空心軸外部的霍爾傳感器使用了輸出側齒圈外面的一個缺口。方向盤或執行元件的輸出軸每旋轉360度，基準傳感器就向控制單元輸出一個矩形波信號，從而確認轉向器的中間位置，進行初始化。

4.4 疊加傳動裝置

疊加傳動裝置是動態轉向系統核心的機械部件，集成在轉向系統內。兩個齒數不同的齒輪在電機傳遞機構內部彼此嚙合，100個齒組成的齒輪為主動齒輪由電動馬達帶動，102個齒組成的輸出齒輪是從動齒輪。主動齒輪與從動齒輪減速比約為50：1。當駕駛員操縱方向盤時，齒輪逐漸嚙合從而傳遞動力，此時與普通轉向器工作情況相同。為了避免發生動態轉向系統功能失效，方向盤與轉向軸通過轉向主動齒輪相連始終保持機械連接。一旦出現嚴重故障時，電機軸將被鎖止。控制單元計算出增加還是減小轉向角后，控制電機將轉向機構主動齒輪扭轉完成疊加角度。疊加角度根據需要可以增大和減小駕駛員在方向盤上施加的轉向角度。從而合并為車輪的實際轉向角度。

4.5 執行電機

執行電機也稱電動機。電動機V187由控制單元來控制驅動力，從而完成轉向角的調節功能。電動機采用永磁同步電動機。轉子由4對永久磁鐵組成，定子由六對繞組線圈組成。轉子與空心軸固定在一起。三相交流電驅動電機工作，固定線圈形成可轉動的磁場帶動空心軸上永磁鐵的轉子轉動。電動機V187的轉子的實時位置，來自電機位置傳感器。電動機達可以在駕駛員未打方向盤時自動實現一定的轉向角度。

5 動態轉向系統常規說明

5.1 動態轉向安全說明

動態轉向鎖功能是保證系統失靈時，機械方式操縱方向的安全可靠。在正常工作狀態下，只要發動機機已經關閉，這個鎖就已經鎖止了。發動機起動就會將動態轉向系統開鎖，可以聽到開鎖時的一聲“喀噠噪音”。在系統出現嚴重故障時，這個合并轉向機的電機軸就被鎖止，這樣可避免功能失誤，使駕駛人的安全更加保障。

5.2 駕駛模式選擇說明

動態轉向系統統是奧迪駕駛模式選擇系統的一部分。駕駛者可以個性化換選擇個人喜好，選擇舒適、自動或是動態駕駛模式；舒適模式動態轉向舒適間接；自動模式動態轉向直接適中；動態模式動態轉向運動而直接。奧迪A6多了一種選擇模式。效率模式動態系統直接適中。可以提高駕駛樂趣、行駛舒適性和安全性。其選擇模式實際是根據根據所需的轉向角（方向盤轉動角度）和轉向力矩（方向盤操縱力）選擇所需的轉向傳動比和轉向力。

5.3 初始化說明

初始化采用轉向角傳感器和電機位置傳感器信號完成。轉向角傳感器將當前方向盤位置信息傳遞給控制單元。控制單元會自動計算出電機位置的規定值和實際值之間的差是否符合要求，若電機位置的規定值和實際值差值超過8°時，控制單元會驅動電機來進行相應的修正，即初始化，初始化是點火開關打開后，方向盤會自行轉動。發動機在起動時進行初始化，指示燈會閃亮，且顯示屏會有初始化提示。如果在初始化過程中車輛是在行進中，那么這個顯示內容就一直在顯示，直到初始化結束。初始化時駕駛員不會察覺。停車初始化過程中，駕駛員不進行操作，方向盤也會自行運動。轉速表上有一個指示燈，它用來作為動態轉向系統的功能顯示和故障顯示。中央顯示屏上還有文字顯示。在接通點火開關時，該指示燈會進行自檢。該指示燈一直亮著，直至發動機起動。只有在發動機運轉時，動態轉向系統才能解鎖來工作。

5.4 動態轉向系統鎖

通過來自主動轉向控制單元J792的一根單獨的導線控制。便于在系統故障和失靈時仍能使用，動態轉向器能夠進行機械鎖止。當發動機停止運行時，在正常運行模式下動態轉向系統始終鎖止。發動機起動后才被解鎖，解鎖時可以聽到“咔噠”的聲音。鎖止作用是利用一個與齒輪箱外殼擰在一起的電磁鐵完成，從而還起到一定的防盜作用。

6 動態轉向系統維修與注意事項

動態轉向系統如果替換了轉向柱、直線行駛時方向盤偏斜、替換了動態轉向控制單元J792、替換了轉向角傳感器G85、改變過前、后軸、改裝過車輛底盤等維修工作后，需要進行基本設定。動態轉向系統的基本設定需要通過診斷儀VAS6150B中的引導性功能的提示，按步驟操作；前提是動態轉向系統控制單元已經編碼。動轉向系統控制單元的編碼，需要在線通過軟件版本管理來執行。

以上是關于奧迪動態轉向系統作用、原理、工作情況和故障診斷的內容，通過對動態轉向系統的學習，使我們對奧迪車的動態轉向系統有了更多的了解。

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